电化学基础知识及其应用讲义

 

电化学基础知识及其应用讲义

知识点一、原电池及其应用

1、原电池

2、 原电池原理

(1) 原电池装置构成条件

① ②

③ ④(2)原电池发电原理及电极反应

3、 原电池的应用

主要有两方面:其一,利用原电池自发进行的氧化还原反应,开发化学电源;

其二,抑制原电池反应发生,应用于金属腐蚀的防护。

知识点二、常见的化学电源

① 锌-锰干电池

正极-石墨棒,负极-锌筒, 电解质-淀粉湖-NH4Cl与碳粉、MnO2的混合物。

负极反应:Zn-2e- =Zn2+ ,正极反应: 2NH4+ + 2e- =2NH3 + H2 ,2MnO2+ H2=Mn2O3 + H2O;电池反应:Zn + NH4Cl + MnO2= ZnCl2 + 2NH3+ Mn2O3 + H2O

② 铅蓄电池

电解质溶液为(电解液:1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4 溶液

放电时,负极-Pb: Pb-2e- + SO42- = PbSO4↓ ;正极-Pb(PbO2):PbO2+2e-+4H++SO42-= PbSO4↓+2H2O 充电时,阴极:PbSO4+ 2e- = Pb + SO42- 阳极:PbSO4↓-2e- + 2H2O = PbO2 + 4H++SO42-; ③ 锌-银钮扣电池

锌为负极,氧化银为正极,KOH溶液为电解质溶液。

负极(Zn): Zn – 2e- + 2OH- = ZnO + H2O [电极上Zn–2e-=Zn2+,溶液中Zn2++2OH-=Zn(OH)2 ,Zn(OH)2= ZnO +H2O ] 正极(Ag2O):Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH- ;电池总反应 Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag

④ 燃烧电池

利用可燃物与O2的反应开发的电源,燃料电池与普通电池的区别:不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时电极反应产物不断排出电池。燃料电池的原料,除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。常见有:氢氧燃烧电池、烃类(如 CH4、C2H6)燃烧电池、醇类(如CH3OH 、C2H5OH) 燃烧电池、肼(H2N-NH2)--空气燃料电池等。

知识点三、金属的腐蚀及防护

(1)金属的腐蚀

(2)金属的防护

根据金属腐蚀的类型及其原理,可从以下几方面采取防护措施:

① 阻断形成原电池的条件,避免电化腐蚀。如保持铁件表面干燥或表面涂一层油漆等,都可阻止表面电解质溶液的形成,使之无条件发生电化腐蚀。

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